удк 625.143.1 оценка интенсивности бокового износа различных

Реклама
Механика и машиностроение
УДК 625.143.1
ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ БОКОВОГО ИЗНОСА
РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ РЕЛЬСОВ
© 2011 В.А. Покацкий, А.В. Тарасов
Самарский государственный университет путей сообщений
Поступила в редакцию 10.11.2011
Проблема интенсивного износа боковой грани
рельсов, существенно влияющая на безопасность
движения поездов и эксплуатационные расходы железных дорог, продолжает оставаться уже более 20
лет на сети железных дорог одной из приоритетных.
Ежегодно ОАО «РЖД» расходует более 4 млрд руб.
на предупреждение и устранение последствий износа. Несмотря на это актуальность данного вопроса не
снижается. Последние 6 лет на Куйбышевской железной дороге наличие дефектных рельсов с кодом
44 (боковой износ рельсов) остается примерно на
одном уровне (рис. 1).
Рис. 1. Выход рельсов в дефектные по коду 44.
Рассмотрим влияние профилей контактирующих
поверхностей системы колесо-рельс на интенсивность износа. Определение условия контактирования
и характер бокового износа рельсов разных марок в
реальных условиях сложной железнодорожной системы является непростой задачей. Для решения этой
задачи целесообразно использование компьютерного
моделирования для создания идентичных внешних
условий при взаимодействии колеса с разными профилями рельсов. Одним из современных программных комплексов позволяющим решить данную задачу является «Универсальный механизм» [1]. Прогнозирование износа профилей железнодорожных колес
и рельсов в ПК «Универсальный механизм» организовано на базе инструмента сканирования (многовариантного расчета, МВР), дополненного понятием
эволюции. Под эволюцией понимается серия многовариантных расчетов одинаковой структуры, отличающихся друг от друга внешними условиями. В
случае прогнозирования износа профиля изменяемыми внешними условиями являются формы профилей колес или рельсов, изменяющиеся в конце каж-
дого МВР. В программном комплексе предусмотрена
возможность задания разных моделей изнашивания.
Для расчетов была применена модель ВНИИЖТа [2].
Общий вид формулы интенсивности изнашивания:
I=k(v/vk)2p/E, где I – безразмерная интенсивность
изнашивания в точке контакта, отражающая вклад
этой точки в износ,p – контактное давление,E – модуль Юнга для колесных и рельсовых сталей,k – безразмерный коэффициент, равный 0,03 для чистых
рельсов, v –линейная скорость в данной точке, vk скорость качения. Скорость vk можно определять поразному. Для колесных пар предлагается формула
vk=(v+ωR0)/2,где v – скорость экипажа,ω – угловая
скорость колеса,R0 – радиус колеса.При обычном
движении тележки v≈ωR0≈vk
Основные параметры моделирования износа:
- подвижная единица –полувагон на базе тележки
18-100 с нагрузкой на ось 25т; скорость движения 80
км/ч, режим движения v=const - режим поддержания
постоянной скорости. Сила прикладывается на уровне автосцепки; путь: кривая постоянного радиуса
R=300м длиной 200м, переходная кривая 50м, прямая вставка 10м, возвышение наружного рельса
150мм, уширение колеи 10мм; коэффициент трения
наружного и внутреннего рельса 0,25; контакт колесо-рельс: модель сил крипа – FastSim. FastSim - алгоритм расчета сил крипа, основанный на линейной
теории Калкера сил крипа. Преимущества – сравнительно высокая скорость расчета, учет спина и простейших геометрических свойств контактирующих
поверхностей (радиусов кривизны); эволюция износа: модель износа – модель ВНИИЖТа, коэффициент
износа 4*10-12 м3/Дж, съем материала задан съемом
материала равным 0,1 мм за одну итерацию.Боковой
износ определялся как разность координат точек нового профиля рельса и изношенного на уровне 13мм
от поверхности катания изношенного рельса (рис. 2).
Для заданных условий моделирования были выполнены расчеты интенсивности бокового износа
для профилей новых рельсов типов: Р65, Р50, Р65
1965 года, Р50 1965 года, UIC 60, AREMA 141,
AREMA 136, AREMA 132 (рис. 3).В результате моделирования установлено, что после пропуска 50-60
млн.т.брутто наблюдается выравнивание интенсивности износа по всем типам рельсов, что обусловлено приработкой рельсов под колеса вагона и появлению «конформного» контакта.
1187
Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011
Рис. 2. Новый и изношенный профили рельсов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Программный комплекс «Универсальный механизм»
[Электронный ресурс]. - Режим доступа к ресурсу :
http://www.umlab.ru
Рис. 3. Интенсивность износа рельсов разных типов
2. Абдурашитов А.Ю., Покацкий В.А., Тарасов А.В. Влияние
профилей контактирующих поверхностей системы колесо-рельс на интенсивность износа головки рельсов в кривых участках пути // Повышение эффективности и надежности работы рельсов: сб. науч. тр ОАО «ВНИИЖТ» /
Под ред. А.Ю. Абдурашитова. – М.: Интекст, 2011. С. 61 –
64.
EVALUATION OF THE INTENSITY OF THE SIDE OF WEAR DIFFERENT TYPES OF RAILS
© 2011 V.A. Pokastky, A.V. Tarasov
Samara State University of Railways
1188
Скачать